成都理工大學 地球科學學院 張 博 李少達 郭紅操

GIS在青川縣水資源管理系統(tǒng)中的應用

成都理工大學 地球科學學院 張 博 李少達 郭紅操

一、地理信息系統(tǒng)簡介

1.地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡稱GIS）是管理和分析空間數(shù)據(jù)的應用工程技術。它跨越了地球、信息和空間科學的應用基礎學科，其技術系統(tǒng)由計算機硬件、軟件和相關的方法過程所組成，用以支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復雜的規(guī)劃、管理和空間信息的分析等問題，因此它在水文學和水資源管理中得到了廣泛應用。

2.建立以GIS為平臺的城市水資源管理系統(tǒng)主要有以下優(yōu)勢。第一，城市水資源信息的數(shù)字化，便于信息資源共享；第二信息查詢快速準確，表現(xiàn)形式圖文并茂，可隨時為社會提供咨詢服務；第三，利用GIS的空間分析功能并結合水資源模擬模型和優(yōu)化模型，可模擬水資源決策過程、驗證決策方案。目前，青川縣建立了一套以GIS為平臺的城市水資源管理系統(tǒng)，為該縣水資源的管理提供了科學的依據(jù)。

二、青川縣水資源概況

青川縣地處四川盆地北部邊緣、白龍江下游，是川、甘、陜?nèi)〗Y合部，位于東經(jīng)104°36′～105°38′，北緯32°12′～32°56′，處于祖國中西部交接地帶。青川縣屬長江上游的嘉陵江水系，縣境內(nèi)河流縱橫，水網(wǎng)密布，有19條溪河流域面積達50 km2，主要河流有白龍江、青竹江和喬莊河。地下水資源豐富，總蓄水量157億m3，水能蘊藏量超過100萬kW。全縣各類水利水電工程已利用量為1.068億m3，僅占地下水資源11.3%。

三、青川縣水資源管理系統(tǒng)的總體設計

青川縣水資源管理系統(tǒng)承擔兩方面的功能：一是通過計算機網(wǎng)絡構建水資源監(jiān)控與管理系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。利用CDMA無線網(wǎng)絡實現(xiàn)基礎數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)及其他有關數(shù)據(jù)的采集、交換等。二是結合GIS技術，通過水資源實時監(jiān)控與管理平臺，及時向社會公眾發(fā)布信息，為水資源管理人員提供有效的數(shù)據(jù)。為了實現(xiàn)水資源管理系統(tǒng)的預期建設目標，該項目建設的總體構架設計為3層。

1.信息采集層。本層對應用于系統(tǒng)的各監(jiān)測對點和設施，是水資源災后重建基礎設施建設中的重要部分。這一層在物理上形成了監(jiān)控系統(tǒng)的固件，在空間上形成了分布式的監(jiān)控網(wǎng)絡。

2.數(shù)據(jù)傳輸層。本層應用于基礎數(shù)據(jù)的傳輸，它實際包括了OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層和傳輸層。按照國家使用標準協(xié)議和數(shù)據(jù)的規(guī)范傳輸格式進行傳輸，保證了數(shù)據(jù)的可靠鏈接，使系統(tǒng)的擴展和兼容變得更加容易。

3.系統(tǒng)應用層。本層是面向用戶的系統(tǒng)層。該層的基本任務是在各種子系統(tǒng)的支持下，完成系統(tǒng)的各項任務。應用層包括展示、應用、平臺、存儲4個層面。

四、青川縣水資源管理系統(tǒng)的應用系統(tǒng)設計

1.基礎信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)對于本系統(tǒng)所涉及的對象和被管理對象進行相關的描述，提供了相關屬性的添加、刪除、編輯等功能，具體包括河流基本信息、行政區(qū)基本信息、水源地基本信息、地表水取水口信息、取水用戶信息、地下水水源井信息、入河排污口信息、系統(tǒng)配置管理等描述。

2.水資源監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是對?。ü┧?、排污口的水量、水位、水質(zhì)、庫容等參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集、控制等操作。水資源監(jiān)控管理系統(tǒng)如圖1所示。

3.水資源信息服務。

（1）水資源信息服務系統(tǒng)功能設計。該系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫、地理信息庫和方案庫的基礎上，利用WebGIS技術實現(xiàn)以地圖、文本、聲音、圖像等多種形式快速、靈活地瀏覽、查詢各類基礎信息、水資源調(diào)度輔助信息等。對其中具有空間屬性的信息，會在電子地圖上進行定位表達。

（2）基礎信息查詢。水資源信息服務系統(tǒng)提供了專業(yè)地圖選擇、地圖索引等信息的查詢和分析。水資源信息服務系統(tǒng)如圖2所示。

由圖2可知，取用水戶信息主要包括上報的各取水單位的取水水計劃，引水口運行計劃等；水源地信息包括重要水源地的水質(zhì)、水量信息的查詢；排污口信息是對排污口的水量、水質(zhì)、水資源信息的查詢；統(tǒng)計分析信息主要包括各類日報、旬報、月報、情況通報及有關水資源調(diào)度統(tǒng)計情況的查詢；相關法規(guī)信息主要包括國務院、水利部、水利廳、青川縣等正式頒布實施的有關法規(guī)，如水法、水資源調(diào)度管理辦法、有關管理條例和規(guī)定等；其他基礎信息查詢主要包括流域水系、行政區(qū)劃等基礎地理信息的查詢；水文站、引水樞紐、平原水庫等水利工程基本信息的查詢；灌區(qū)基本資料、社會經(jīng)濟等信息的查詢。

4.水資源業(yè)務管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括了?。ㄓ茫┧芾硐到y(tǒng)、水資源費征收管理、水資源調(diào)配管理、取供水管理系統(tǒng)、水環(huán)境管理系統(tǒng)、統(tǒng)計分析模塊、網(wǎng)上審批。如，統(tǒng)計分析模塊主要利用GIS的空間分析功能，對水資源的各種數(shù)據(jù)按照工作要求進行統(tǒng)計、匯總和分析。其板塊可隨時查閱所發(fā)出的調(diào)度指令數(shù)量、接受各地用水計劃數(shù)量、監(jiān)督檢查次數(shù)等。統(tǒng)計、匯總和分析的結果以表格、圖形的方式輸出，可與同期情況進行比較。另外，該板塊還可以在獲取各類水情、水質(zhì)的信息后，進行統(tǒng)計、匯總和分析。

5.基于GIS展示的信息服務系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括水資源管理信息服務和取用水工程信息。

（1）水資源管理信息服務主要完成水情、水質(zhì)、水資源實時信息的入庫、顯示、查詢、統(tǒng)計、輸出等工作。具體功能有以下幾個方面：其一，GIS地圖主要對行政區(qū)域、河流水系及水庫湖泊雨量站、供排水監(jiān)控站的地理信息，在電子地圖上進行分層顯示，完成降雨等值線圖、水位等勢線圖等繪制。其二，信息查詢可以按時段、測站、降雨數(shù)據(jù)、組合條件進行查詢。其三，信息統(tǒng)計可以按時段、測站、降雨、水位高低、水位強度、組合條件進行統(tǒng)計，形成各種分析統(tǒng)計圖。另外，某些統(tǒng)計結果也可以在電子地圖上進行分析，形成面圖、色斑圖等。其四，統(tǒng)計輸出可以對電子地圖和在電子地圖上分析統(tǒng)計的結果，以位圖、矢量圖形式輸出；還可以將屬性庫中輸入的雨量、水位、水質(zhì)等信息輸出成XLS和DBF文件。

（2）?。ㄓ茫┧こ绦畔?。該部分主要負責完成?。ㄓ茫┧こ绦畔⒌娜霂?、顯示、查詢、統(tǒng)計、輸出等工作。具體有以下幾個功能：其一，GIS地圖顯示可以對行政區(qū)域、河流水系、取水口門（地下、地表）、水文站等工情信息在電子地圖上進行分層顯示。其二，信息查詢可以按照行政區(qū)域邊界、河流水系、鎮(zhèn)、重要單位等基本情況，進行分級、分層或組合查詢。其三，信息統(tǒng)計分析，既可以按照常用的水資源監(jiān)控要求分類、分級、分層及組合顯示分析，又可以按照復選方式分類、分級、分層及組織顯示分析。其四，統(tǒng)計輸出可以將電子地圖和在電子地圖上分析統(tǒng)計的結果以位圖、矢量圖形式輸出；可以將屬性庫中信息輸出成XLS以及DBF文件。

五、結語

綜上，GIS在水資源管理系統(tǒng)中的應用，為水資源的管理、決策提供了科學的依據(jù)。但是，成熟的水資源管理系統(tǒng)還需要完善的信息采集體系的支持。因此，筆者認為，可以從數(shù)據(jù)庫設計、數(shù)據(jù)處理、應用支撐系統(tǒng)設計、網(wǎng)絡系統(tǒng)設計、安全系統(tǒng)設計、運行維護設計、監(jiān)控中心設置等多方面考慮。